電能質量改善方案

該系統能夠實時監測用戶端電能源中存在的電能質量問題,並提供電能質量改善設備(如有源濾波器、無功補償設備等)幫助改善用戶電能質量。 本文電能質量改善中提到的濾波器也是指的有源濾波器。 服務能力電能質量問題的治理是一件持續進行的事情,特別是有的用戶的電能質量為因負載而變化。

概述

電能質量監測改善系統作用於用戶端供配用電設備。該系統能夠實時監測用戶端電能源中存在的電能質量問題,並提供電能質量改善設備(如有源濾波器、無功補償設備等)幫助改善用戶電能質量。使用戶用電更加經濟、安全、可靠。可接入全時動態能效管控系統。

套用背景

(電能質量監測改善需求)

今日世界,電能源是一切工農商業和生活設施的第一驅動力,而現代供配用電系統是最複雜的非線性系統。隨著工農業生產規模的迅速擴大和電力電子新技術的套用,大量的非線性、不對稱負荷產生的諧波電流、衝擊無功、負序電流注入電網,伴隨產生了大量的電能質量問題。

電能質量問題的危害

可靠性危機對用戶來說,特別是醫院、廣電、汽車、造紙等用戶,電能質量差,無法給設備提供可靠穩定的能源供給,影響設備正常運行,進而影響用戶的正常運營。
成本危機設備的非正常運行自然會影響設備的壽命,給用戶增加折舊成本;同時設備沒有處於最佳工作狀態,影響用戶整體工作效率,直接影響用戶經濟效益。
政府對電能質量問題日趨重視
伴隨著電能質量問題日益嚴重,政府開始關注電能質量,並出台了一系列措施規範和提升電能質量,包括對功率因數低的廠商進行罰款,出台諧波含量規範檔案等。

電能質量監測改善的發展

從上個世紀初電能質量問題的危害被人類發現以後,人類便開始長達100年的電能質量治理路程。
“檢測+技術改善手段”階段
對電能質量進行檢測,發現電能質量問題(如諧波、無功功率等),採取相應改善手段。主要改善手段為無源濾波+無功補償。

無源濾波技術

最初治理諧波的方法是通過組合LC等被動元件,在電路中提供一個旁路通道,讓諧波電流從該旁路通道中流走。這種工作原理有點類似於通過濾網濾掉液體中的雜質,所以我們把這種諧波治理的方式稱之為濾除諧波(後來稱之為無源濾波(原因後詳))。無源濾波針對各次諧波進行濾除,也就是說一組無源濾波設備智慧型濾除一個單次諧波。那么如果需要將電路裡面的諧波全部濾除則需要配置很多組設備。這樣的組合方式加大了用電的安全隱患,也無法保證濾波的可靠性。於是人們開始嘗試尋找其他治理諧波的方式。

“監測+技術改善手段”階段

由於電能質量的問題是經常變化的,光檢測不能解決問題,於是開始對電能質量進行實時監測,發現更多的電能質量問題,同時改善手段也得到了進步,主要體現在有源濾波開始代替無源濾波。

有源濾波技術

諧波治理的發展過程中,有人感慨:“產生諧波易,治理諧波難”。而正是這句話,給了科學家靈感。這位無從考究的科學家提出了這樣的思路——監測電路中的諧波,然後產生一個與該諧波大小一樣方向相反的諧波與之進行抵消,達到消除諧波的目的。這種類似於酸鹼中和的想法很快被套用到了實踐,也就是我們現在耳熟能詳的有源濾波器。嚴格意義上來說,有源濾波器並非濾波器,而是一個諧波發生器,而有源濾波器產生的時候無源濾波器已經有了幾十年的歷史了,於是有源濾波器繼續沿用了濾波器這個稱呼。而無源濾波器在濾波過程中無需外界提供電源產生諧波,有源濾波器則需要外界提供電源,所以才有了現在用來區分兩者的名字。事實上,西方稱有源濾波器為主動濾波器,稱無源濾波器為被動濾波器,因為前者是主動消除諧波,後者是被動濾除諧波。
而有源濾波因為其技術優勢,可以完美消除電路上100% (理論上)諧波,而被用戶開始青睞,逐漸取代無緣濾波器。而有源濾波器的技術幾乎都掌握在國外廠商手中。本文電能質量改善中提到的濾波器也是指的有源濾波器。

“監測+技術改善手段+管理改善手段”階段

在這個階段,電能質量的監測更加全面,能夠發現多達上百種電能質量問題。在治理的過程中,同時增加了一些管理手段。如發現引起電能質量問題的設備並替換該設備,分析電路中存在的電能質量問題合理制定永能計畫等。此階段的典型產品代表是電能質量監測改善系統。

電能質量監測改善的要求

從用戶的角度來說,對電能質量監測改善有如下要求:
1、滿意的效果,用戶能夠看到電能質量的顯著改善;
2、提升整個供配用電系統的安全可靠性,確保人員的安全和其他設備的安全;
3、用戶使用方便,易操作。
用戶簡單的要求,實質上是在考驗設備廠商的兩大能力:
技術能力電能質量的改善不是一件簡單的事情,特別是諧波治理過程,有源濾波器本身就是一個諧波產生器,技術不成熟,則有可能起到適得其反的目的。這種事情在國內也是經常遇到的,有的有源濾波器裝上去以後,諧波沒有減小,反而增大了。
服務能力電能質量問題的治理是一件持續進行的事情,特別是有的用戶的電能質量為因負載而變化。僅僅是將設備安裝上,沒有調試和後期服務肯定是不行的。不少知名品牌由於在國內代理混亂,導致很多產品安裝了最後沒有運行就是服務能力跟不上的體現。

系統原理

系統實時監測電能源中的電能質量數據,並對數據進行分析,提出和實施改善方案。具體步驟如下:
監測——實時監測系統中一百多項電能質量數據,發現電能質量問題。
分析——對數據進行分析,為用戶對電能質量的改善提供依據。
改善——通過技術手段和管理手段改善電能質量。

系統組成

該系統由以下幾部分組成
1、電能質量監測裝置
2、數據採集和分析軟體
3、電能質量改善設備(有源濾波器和無功補償設備)

系統功能

實時監測電能質量
諧波治理
無功補償
其他管理手段改善電能質量
接入全時能效管控系統實現更多功能

系統價值

電能質量的顯著改善;
提升供配用電系統的安全性可靠性;
用戶使用方便,易操作。

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